專利名稱：工程機械及其穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機械領(lǐng)域，特別是涉及一種用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。本 發(fā)明還涉及一種包括上述穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的工程機械。
背景技術(shù)：
工程機械工作過程中的穩(wěn)定性，決定著工程機械工作性能，關(guān)系到施工作業(yè)現(xiàn)場 的操作人員的人身安全，因此，保證工程機械工作過程中的穩(wěn)定性顯得尤為重要。為了保證工程機械施工過程的穩(wěn)定性，一般設(shè)置有可移出的外伸支腿，擴大工程 機械得支撐范圍，以減少側(cè)翻的危險，然而，當操作人員對于工程機械的狀態(tài)估計不準或者 操作不當時，依然有可能造成工程機械的側(cè)翻?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了提高對工程機械穩(wěn)定性的控制，提供了一種穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。請參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的工程機械穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖?，F(xiàn)有技術(shù)中的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)包括壓力感應(yīng)器22和報警器23，壓力感應(yīng)器22安 裝于各支腿的垂直油缸21的上腔，壓力感應(yīng)器22通過電源開關(guān)與蓄電池連接，另一端與報 警器23連接，報警器23的另一端接鐵。工作過程中，進行工程機械的支腿操作的同時將電源開關(guān)閉合，當工程機械的某 一支腿的垂直油缸21的上腔壓力小于某一設(shè)定值時，該支腿的壓力感應(yīng)器22就會產(chǎn)生一 個電壓信號，并將該電壓信號傳輸至報警器23，報警器23激發(fā)出報警信號，從而提醒操作 人員停止當前操作，并改變操作，防止了工程機械的傾翻，提高了工程機械工作過程的穩(wěn)定 性。然而，上述穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的控制精度較低，如果當支腿的垂直油缸的上腔壓力 較大時就報警，會限制工程機械的工作范圍；而當支腿的垂直油缸21的上腔壓力較小時再 報警，又會提高工程機械傾翻的危險性。因此，如何提高對工程機械的穩(wěn)定性控制的控制精度就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員目前 需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有較高 的穩(wěn)定性控制精度。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的工程機械。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，包括檢 測裝置、控制裝置和報警裝置，所述檢測裝置檢測所述工程機械的各部件的重心的當前位置，得到各部件的重心 位置信號，并將所述重心位置信號傳輸至所述控制裝置；所述控制裝置接收所述檢測裝置的重心位置信號，根據(jù)預(yù)定策略計算出所述工程機械的重心位置，并與預(yù)先設(shè)定的平衡范圍進行比較；當所述工程機械的重心位置落在所述平衡范圍以外時，所述控制裝置控制所述報警裝置報警。優(yōu)選地，所述檢測裝置還檢測所述工程機械的支腿的支撐點的位置；所述平衡范 圍為所述工程機械的支腿的支撐點在水平面的投影點中，相鄰的兩投影點之間的連線所形 成的區(qū)域經(jīng)過第一安全運算后的安全區(qū)域，所述工程機械的重心位置為所述工程機械的重 心在水平面的重心投影點經(jīng)第二安全運算后的安全點的位置；當所述安全點位于所述安全 區(qū)域以外時，所述控制裝置控制所述報警裝置報警。優(yōu)選地，所述安全區(qū)域由所述區(qū)域乘以第一安全裕度得到。優(yōu)選地，所述安全點由所述重心投影點乘以第二安全裕度得到。優(yōu)選地，當以所述安全點為端點且垂直于所述工程機械的長度方向的射線與所述 連線的交點的數(shù)目為偶數(shù)或零時，所述安全點位于所述安全區(qū)域以外。優(yōu)選地，所述報警裝置包括相互區(qū)別的第一報警裝置和第二報警裝置，所述平衡 范圍包括與所述報警裝置相對應(yīng)的第一平衡范圍和第二平衡范圍；當所述重心位置位于所 述第一平衡范圍以外時，所述第一報警裝置報警，當所述重心位置位于所述第二平衡范圍 以外時，所述第二報警裝置報警。優(yōu)選地，所述工程機械的各部件的重心通過有限元計算得出。優(yōu)選地，所述檢測裝置包括轉(zhuǎn)塔傾角傳感器、轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)角傳感器、臂架角度傳感器、 支腿角度傳感器和支腿位移傳感器。優(yōu)選地，所述支腿位移傳感器安裝于所述工程機械的各支腿的端部。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種工程機械，包括如上述任一項所述的穩(wěn) 定性控制系統(tǒng)。本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，包括檢測裝置、控制裝置和報 警裝置，檢測裝置檢測工程機械的各部件的重心的當前位置，得到各部件的重心位置信號， 并將重心位置信號傳輸至控制裝置；控制裝置接收檢測裝置的重心位置信號，根據(jù)預(yù)定策 略計算出工程機械的重心位置，并與預(yù)先設(shè)定的平衡范圍進行比較；當工程機械的重心位 置落在平衡范圍以外時，控制裝置控制報警裝置報警。各部件的重心是預(yù)先計算得到的，而 當工程機械處于某一工作狀態(tài)時，各部件的重心位置是不確定的，因此，工作過程中，檢測 裝置檢測工程機械處于工作位置時各部件的重心位置，并將檢測信號傳輸至控制裝置，控 制裝置根據(jù)計算方法計算出整車的重心位置，進而與重心位置的平衡范圍進行比較，當工 程機械的重心位置落在平衡范圍以外時，控制裝置控制報警裝置報警?？梢钥闯?，本發(fā)明所 提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)通過一種全新的方法控制了工程機械工作過程的 穩(wěn)定性，控制精度較高，從而為工程機械各部件所處的工作位置的調(diào)整提供了依據(jù)。在一種優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的檢測 裝置還檢測工程機械的支腿的支撐點的位置，平衡范圍為工程機械的支腿的支撐點在水平 面的投影點中，相鄰的兩投影點之間的連線所形成的區(qū)域經(jīng)過第一安全運算后的安全區(qū) 域，工程機械的重心位置為工程機械的重心在水平面的重心投影點經(jīng)第二安全運算后的安 全點的位置；當安全點位于安全區(qū)域以外時，控制裝置控制報警裝置報警。上述平衡范圍和 工程機械的重心位置的確定方式，不僅能夠保證控制精度，而且具體使用過程中的實現(xiàn)方 便，降低了本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的操作難度。在另一種優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，在判斷重心投影點是否位于區(qū)域以外時的具體策略為當以重心投影點為端點且垂直于工程 機械的長度方向的射線與連線的交點的數(shù)目為偶數(shù)或零時，則認為重心投影點位于區(qū)域以 夕卜。上述控制策略為控制裝置的控制程序的設(shè)定提供了依據(jù)，保證了本發(fā)明所提供的穩(wěn)定 性控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。本發(fā)明所提供的工程機械的有益效果都與穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的有益效果類似，在此 不再贅述。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的工程機械穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一種具體實施方式
所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明第二種具體實施方式
所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的安全區(qū)域的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的核心是提供一種用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有較高 的穩(wěn)定性控制精度。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的工程機械。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參考圖2和圖3，圖2為本發(fā)明一種具體實施方式
所提供的用于工程機械的穩(wěn)定 性控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明第二種具體實施方式
所提供的用于工程機械的穩(wěn) 定性控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，包括檢測裝置1、 控制裝置2和報警裝置3，檢測裝置1檢測工程機械的各部件的重心的當前位置，得到各部 件的重心位置信號，并將重心位置信號傳輸至控制裝置2 ；控制裝置2接收檢測裝置1的重 心位置信號，根據(jù)預(yù)定策略計算出工程機械的重心位置，并與預(yù)先設(shè)定的平衡范圍進行比 較；當工程機械的重心位置落在平衡范圍以外時，控制裝置2控制報警裝置3報警。以上所述的工程機械的各部件的重心是預(yù)先計算得到的，其重心在各部件上的位 置是不變的，而相對于整個工程機械而言，隨著各部件在工程機械上的位置的改變，各部件 的重心相對于整個工程機械的位置不斷變化，檢測裝置1檢測工程機械處于當前工作位置 時各部件的重心位置。在一種具體實施方式
中，工程機械的各部件的重心可以通過有限元 計算得到。由于各部件的重心相對于整個工程機械的當前位置是不斷改變的，因此，預(yù)定的 平衡范圍也可以是檢測點根據(jù)預(yù)定的計算方法計算得到的，即以上所述的預(yù)先設(shè)定的平衡 范圍是可以隨著工程機械的各部件的不同位置而改變的。具體地，上述的各部件可以根據(jù)需要決定其劃分的精確度，以混凝土泵車為例，各 部件具體可以包括各支腿，各節(jié)臂架、轉(zhuǎn)塔、車輛車體和各油缸，當然，還可以將上述部件進 行進一步地劃分，各部件的具體劃分的精確度，本文不做限制。當然，上述重心位置的檢測，可以通過傳感器檢測工程機械的各部件的相對位置關(guān)系的方式實現(xiàn)。比如當將本發(fā)明所提供的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)應(yīng)用于混凝土泵車時，檢測裝置可以包括轉(zhuǎn)塔傾角傳感器11、轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)角傳感器12、臂架角度傳感器13、支腿角度傳感器14和支 腿位移傳感器15。轉(zhuǎn)塔傾角傳感器檢測轉(zhuǎn)塔與水平面之間的夾角，轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)角傳感器11檢測任一工 作位置轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)角，臂架角度傳感器12檢測臂架的傾角，支腿角度傳感器13檢測各支腿處 于支撐位置時與混凝土泵車的前后方向之間的夾角，支腿位移傳感器14檢測各支腿處于 支撐位置時，各支腿的伸長長度。其中，臂架角度傳感器12的數(shù)目可以與臂架的節(jié)數(shù)相同， 各臂架角度傳感器12分別檢測混凝土泵車的第一節(jié)臂架與轉(zhuǎn)塔之間的夾角，以及相鄰兩 節(jié)臂架之間的夾角；支腿位移傳感器15可以安裝于工程機械的各支腿的端部。支腿位移傳感器15安裝于工程機械的各支腿的端部，可以檢測各支腿的支撐點 的位置，從而在一定程度上方便了平衡范圍的確定。當然，支腿位移傳感器15安裝于工程 機械的各支腿的其他位置，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對支腿重心位置的檢測都是可以的。通過以上各傳感器的檢測結(jié)果，就可以得到各部件的重心在混凝土泵車處于某一 工作狀態(tài)時的重心位置。工作過程中，檢測裝置1時刻檢測工程機械的各部件的重心位置，并將檢測信號 傳輸至控制裝置2，控制裝置2接收到檢測信號后，根據(jù)預(yù)定的計算方法計算出整車的重心 位置，進而與重心位置的平衡范圍進行比較，當工程機械的重心位置落在平衡范圍以外時， 控制裝置2控制報警裝置3報警。報警裝置3具體可以為聲音報警裝置，也可以為視覺報警裝置，還可以為同時具 有以上兩種報警裝置。可以看出，本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)通過一種全新的方法 控制了工程機械工作過程的穩(wěn)定性，控制精度較高，而且為工程機械各部件所處的工作位 置的調(diào)整提供了依據(jù)。請參考圖4，圖4為本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的安全區(qū)域 的示意圖。在另一種具體實施方式
中，本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的檢 測裝置還檢測工程機械的支腿的支撐點的位置，以上所述的平衡范圍可以為工程機械的支 腿的支撐點在水平面的投影點中，相鄰的兩投影點之間的連線所形成的區(qū)域A經(jīng)過第一安 全運算后的安全區(qū)域B ；工程機械的重心位置可以為工程機械的重心D在水平面的重心投 影點經(jīng)第二安全運算后的安全點C的位置；當安全點C位于安全區(qū)域B以外時，控制裝置2 控制報警裝置3報警。當然，上述第一安全運算和第二安全運算中的一者可以為1，此時，就相當于沒有 經(jīng)過安全運算，只靠另一者的安全運算保證其可靠性，經(jīng)過安全運算以后能夠使安全點落 于安全區(qū)域以外的概率增大，從而提高了控制的可靠性上述平衡范圍和工程機械的重心位置的確定方式，不僅能夠保證控制精度，而且 具體使用過程中的實現(xiàn)方便，降低了本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的操
作難度。上述安全區(qū)域可以為相鄰的兩投影點之間的連線所形成的區(qū)域乘以第一安全裕度得到的區(qū)域，為了保證穩(wěn)定性的提高，第一安全裕度的具體值應(yīng)當保證安全區(qū)域的范圍 小于相鄰的兩投影點之間的連線所形成的區(qū)域的范圍。當然，上述安全區(qū)域還可以為相鄰 的兩投影點之間的連線所形成的區(qū)域經(jīng)過其他運算得到。上述安全點也可以通過重心投影點乘以第二安全裕度得到，為了保證穩(wěn)定性的提 高，第二安全裕度的具體值應(yīng)當保證重心投影點落在安全區(qū)域的概率增大。當然，上述安全 點也可以通過其他方式得到，只要能夠保證安全性的提高都是可以的。如圖4所示，具體地，本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)， 在判斷重 心投影點是否位于區(qū)域以外時的具體策略可以為當以安全點C為端點且垂直于工程機械 的長度方向的射線1與連線的交點的數(shù)目為偶數(shù)或零時，則認為安全點C位于安全區(qū)域B 以外。在使用該方法時，如果該射線與連線重合，則認為射線與該連線的交點為一個。上述控制策略為控制裝置的控制程序的設(shè)定提供了依據(jù)，保證了本發(fā)明所提供的 用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。在另一種具體實施方式
中，本發(fā)明所提供的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的報 警裝置還可以包括相互區(qū)別的第一報警裝置和第二報警裝置，平衡范圍還可以包括與報警 裝置相對應(yīng)的第一平衡范圍和第二平衡范圍；當重心位置位于第一平衡范圍以外時，第一 報警裝置報警，當重心位置位于第二平衡范圍以外時，第二報警裝置報警。從而，進一步保 證了控制的可靠性。具體地，可以使第二平衡范圍包含于第一平衡范圍以內(nèi)，當重心位置位 于第二平衡范圍以外時，第二報警裝置報警，從而可以提醒操作人員在接下來的操作中小 心，當重心位置位于第一平衡范圍以外時，第一報警裝置報警，提醒操作人員進一步小心。為了方便操作人員區(qū)分報警信號，上述第一報警裝置和第二報警裝置可以分別為 具有不同聲音的報警裝置，或者為具有不同顏色的光信號；當然，一者為光信號，另一者為 聲音信號也是可以的。另外，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種工程機械，包括如上述的穩(wěn)定性控 制系統(tǒng)，工程機械的其他結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，本文不再贅述。以上對本發(fā)明所提供的工程機械及其穩(wěn)定性控制系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應(yīng) 用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理 解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離 本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā) 明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，包括檢測裝置(1)、控制裝置(2)和報警裝置(3)，所述檢測裝置(1)檢測所述工程機械的各部件的重心的當前位置，得到各部件的重心位置信號，并將所述重心位置信號傳輸至所述控制裝置(2)；所述控制裝置(2)接收所述檢測裝置(1)的重心位置信號，根據(jù)預(yù)定策略計算出所述工程機械的重心位置，并與預(yù)先設(shè)定的平衡范圍進行比較；當所述工程機械的重心位置落在所述平衡范圍以外時，所述控制裝置(2)控制所述報警裝置(3)報警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測裝 置(1)還檢測所述工程機械的支腿的支撐點的位置；所述平衡范圍為所述工程機械的支腿 的支撐點在水平面的投影點中，相鄰的兩投影點之間的連線所形成的區(qū)域經(jīng)過第一安全運 算后的安全區(qū)域，所述工程機械的重心位置為所述工程機械的重心在水平面的重心投影點 經(jīng)第二安全運算后的安全點的位置；當所述安全點位于所述安全區(qū)域以外時，所述控制裝 置(2)控制所述報警裝置(3)報警。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全區(qū) 域由所述區(qū)域乘以第一安全裕度得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述安全點 由所述重心投影點乘以第二安全裕度得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，當以所述安 全點為端點且垂直于所述工程機械的長度方向的射線與所述連線的交點的數(shù)目為偶數(shù)或 零時，所述安全點位于所述安全區(qū)域以外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述報警裝置包括相互區(qū)別的第一報警裝置和第二報警裝置，所述平衡范圍包括與所述報警 裝置相對應(yīng)的第一平衡范圍和第二平衡范圍；當所述重心位置位于所述第一平衡范圍以外 時，所述第一報警裝置報警，當所述重心位置位于所述第二平衡范圍以外時，所述第二報警 裝置報警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述工程機械的各部件的重心通過有限元計算得出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述檢測裝置包括轉(zhuǎn)塔傾角傳感器、轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)角傳感器、臂架角度傳感器、支腿角度傳感器和支 腿位移傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述支腿位 移傳感器安裝于所述工程機械的各支腿的端部。
10.一種工程機械，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9任一項所述的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于工程機械的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，包括檢測裝置(1)、控制裝置(2)和報警裝置(3)，檢測裝置(1)檢測工程機械的各部件的重心的當前位置，得到各部件的重心位置信號，并將重心位置信號傳輸至控制裝置(2)；控制裝置(2)接收檢測裝置(1)的重心位置信號，根據(jù)預(yù)定策略計算出工程機械的重心位置，并與預(yù)先設(shè)定的平衡范圍進行比較；當工程機械的重心位置落在平衡范圍以外時，控制裝置(2)控制報警裝置(3)報警。本發(fā)明所提供的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)通過一種全新的方法控制了工程機械工作過程的穩(wěn)定性，控制精度較高。本發(fā)明還公開了一種包括上述穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的工程機械。
文檔編號G05B19/02GK101833287SQ20101013980
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者沈明星, 王敏娜, 魏志魁 申請人:三一重工股份有限公司